Exploration vs. limitation:An investigation of instructional design techniques for spatial ability training on mobile devices

Spatial abilities and thus mental rotation skills predict achievement in STEM domains. Thus, a wide range of studies investigated the possibilities and trainings of mental rotation skills. One prominent approach is using different digital tools and representation formats to foster spatial abilities. Thereby numerous studies analyzed effects of static in comparison to interactive dynamic representations of mental rotation tasks using different types of interactions. Although the use of dynamic representations is discussed critical regarding superficial information processing, there are no studies to date varying instructional techniques in interactive dynamic spatial trainings. In two studies we compared Limited Rotation training to non-limited Free Rotation training with high school students (Npilot = 21, Nmain = 66). Results after training show a superior effect of the limited compared to the non-limited training regarding the students’ success rate, but not their motivation and mental demand. Additionally analyzed process data show more efficient ways of task solving after limited rotation training indicated by reduced response time and rotation way accompanied by higher success rates in solving non-limited rotation tasks. Results of a pre-and-post-comparison of mental rotation skills indicate a higher increment after limited rotation training. Over-facilitating effects of dynamic representations are discussed.</p

Does Personalisation Promote Learners’ Attention? An Eye-Tracking Study

The personalisation principle is a design recommendation and states that multimedia presentations using personalised language promote learning better than those using formal language (e.g., using ‘your’ instead of ‘the’). It is often assumed that this design recommendation affects motivation and therefore allocation of attention. To gain further insight into the processes underlying personalisation effects we conducted an eye tracking experiment with 37 German university students who were presented with either personalised or formal learning materials. We examined group differences in attention allocation parameters (fixation count, fixation duration, transition count). The eye-tracking data was combined with self-reports concerning motivation, cognitive load, and learning outcomes. Eye-tracking data revealed a significantly higher reading depth for the main picture areas of interest in the personalised condition. Additionally, participants found the personalised version more appealing and inviting. For learning outcomes, there was a significant positive effect of personalisation for retention, not for transfer. We discuss additional explanatory variables as well as methodological and practical implications for instructional design

Motivationsdesign durch Verschränkung von Gamifikation und didaktischem Kontext

Gamifikation wird häufig zur Steigerung der Motivation zur Nutzung von digitalen Lernwerkzeugen genutzt. Gewöhnlich reicht die Wirkung von Gamifikation allein nicht aus, eine nachhaltige, selbstgesteuerte Beschäftigung mit digitalen Lernwerkzeugen durch die Lernenden zu erreichen. Diese Feststellung wird auch bestätigt durch Erfahrungen der Autoren aus früheren Einsätzen von Quiz-Apps zur Vermittlung von Faktenwissen. Die vorgestellte Pilotstudie beschreibt den Einsatz einer Quiz-App in einem ingenieurtechnischen Hochschulkurs. Gegenüber den früheren Erfahrungen ist dieser Einsatz einer Quiz-App durch einen sehr hohen Lerneinsatz der Studierenden gekennzeichnet. Charakteristiken des Einsatzes sind auf Seiten der Quiz-App Matches der Studierenden gegeneinander sowie Ranking-Listen und Wettbewerbe. Der didaktische Kontext ist gekennzeichnet durch freiwillige Nutzung der Quiz-App. Die Nutzung wird jedoch angeregt durch Leistungsanreize wie Substitution von Vorprüfungsleistungen. Untersuchungsinstrumente sind zum einen die Nutzungsdaten der Quiz-App und zum anderen die Datenerhebung zu insgesamt vier Zeitpunkten mit Hilfe von standardisierten Messinstrumenten (FAM, EGameFlow, Erwartungs-Wert-Modell). Zu den Ergebnissen zählt, dass (I) die Studierenden überdurchschnittlich motiviert waren, dass (II) durchschnittlich 2.223 Fragen pro Studierende während des Semesters beantwortet wurde, dass (III) nur ein Teil der Studierenden die App regelmäßig genutzt hat, dass (IV) eine hohe Lösungszuversicht unter den Studierenden herrschte und dass (V) die Studierenden von einem hohen Wissenszuwachs und hoher sozialer Eingebundenheit berichteten. Insgesamt stützt die Studie die These, dass Gamifikation zielgerichtet in den didaktischen Kontext integriert werden sollte, um zu einer Erhöhung des Lernerfolges nachhaltig beitragen zu können

Generating pictures as aid for comprehension in learning from texts

Generating pictures requires learners to identify global structures of the learning content, thus fostering processes of understanding. In two experimental studies we analyzed whether adult learners make use of the strategy of generating pictures for understanding or whether this strategy could or should be supported by instruction. Learners should externalize given texts in any way (neutral instruction) or in a pictorial way (pictorial instruction) so that they could solve recall and comprehension tasks based on these representations. The first experiment (n = 17) showed that learners produced significantly more pictures when instructed and also showed better learning outcomes. In the second experiment (n = 38) learners produced more pictures but not better pictures. Moreover learners' spatial abilities turned out to be crucial: with lower abilities learners showed a mediation deficit, because even instruction could not foster-the appropriate use of pictures, whereas learners with higher abilities remained unaffected from instruction, thus their abilities compensated for the lacking instruction

Learning From Instructional Videos: Learner Gender Does Matter; Speaker Gender Does Not

One crucial design characteristic of auditory texts embedded in instructional videos is the speaker gender, which has received some attention from empirical researcher in the recent years. Contrary to the theoretical assumption that similarity between the speaker’s and the learner’s gender might positively affect learning outcomes, the findings have often been mixed, showing null to contrary effects. Notwithstanding the effect on the outcomes, a closer look at how the speaker’s gender and speaker–learner similarities further determine cognitive variables, such as different cognitive load types, is overdue. Moreover, on the part of the learner, the role of situational interest in the learning topic that might be gender related has been neglected so far. Therefore, this study explored the role of speaker and learner gender and their interaction regarding learning outcomes. We broaden our perspective by investigating the effects of gender-related differences concerning situational interest in the topic being taught and by determining different types of cognitive load. In a 2 (female/male speaker) × 2 (female/male learner) within- and between-subject design, 95 students learned about female and male human sexual maturity with an instructional video containing auditory explanations. Analysis results indicate that speaker gender and speaker–learner gender similarity had no impact on learning gains, situational interest, and cognitive load types. However, the results demonstrate that learner’s gender, especially for the topic of female sexual maturity, matters the most in line with the assessed variables. Compared with males, females had higher learning gains, reported higher interest in the topic, and invested more germane cognitive resources. Thus, instructional designers may want to consider learner gender-dependent interest and how it can be triggered when creating videos with auditory explanations.</jats:p

Augmented Reality als Lernmedium: Potenziale und Implikationen

Durch den technischen Fortschritt der letzten Jahre rücken Augmented Reality – Anwendungen (AR) als Lernmedien immer mehr in den Fokus der aktuellen Lehr-Lern-Forschung. Aus didaktischer Sicht besitzt AR als Lernmedium Potenziale, die es von bisherigen Medien unterscheidet. Andererseits ergeben sich durch die Nutzung von AR jedoch auch neue Herausforderungen, die noch zu lösen sind. Am Beispiel eines konkreten Lernszenarios werden die didaktischen Potenziale von AR vorgestellt und die sich ergebenden Herausforderungen beschrieben. Das Lernszenario wurde mit Hilfe der App AugView realisiert und in die Lehre im Fachbereich Umweltingenieurwesen integriert. Die App stellt im Untergrund verborgene leitungsgebundene Wasserinfrastruktur dar. Zu den positiven didaktischen Eigenschaften zählt u.a. die zeitlich und örtlich kohärente, gemeinsame Darstellung von Objekt und erklärenden Zusatzinformationen (Kontiguitätsprinzip). Durch kollaboratives Arbeiten mit der App im Rahmen von Exkursionen wird situatives Lernen und gemeinsame Wissenskonstruktion gefördert. Zu den ungelösten Herausforderungen zählt aktuell noch der technische Aufwand. Da die GPS-Positionierung auf handelsüblichen Tablets nicht ausreichend genau ist, sind vergleichsweise teure Zusatzsysteme zur exakteren Positionierung notwendig. Weitere Herausforderung ist der Datenschutz. Digitale Repräsentationen der Leitungsnetze sind zwar beim lokalen Versorger vorhanden. Jedoch gibt es Sicherheitsbedenken, diese für die Lehre vollständig öffentlich verfügbar zu machen

Augmented Reality als Lernmedium: Potenziale und Implikationen

Durch den technischen Fortschritt der letzten Jahre rücken Augmented Reality – Anwendungen (AR) als Lernmedien immer mehr in den Fokus der aktuellen Lehr-Lern-Forschung. Aus didaktischer Sicht besitzt AR als Lernmedium Potenziale, die es von bisherigen Medien unterscheidet. Andererseits ergeben sich durch die Nutzung von AR jedoch auch neue Herausforderungen, die noch zu lösen sind. Am Beispiel eines konkreten Lernszenarios werden die didaktischen Potenziale von AR vorgestellt und die sich ergebenden Herausforderungen beschrieben. Das Lernszenario wurde mit Hilfe der App AugView realisiert und in die Lehre im Fachbereich Umweltingenieurwesen integriert. Die App stellt im Untergrund verborgene leitungsgebundene Wasserinfrastruktur dar. Zu den positiven didaktischen Eigenschaften zählt u.a. die zeitlich und örtlich kohärente, gemeinsame Darstellung von Objekt und erklärenden Zusatzinformationen (Kontiguitätsprinzip). Durch kollaboratives Arbeiten mit der App im Rahmen von Exkursionen wird situatives Lernen und gemeinsame Wissenskonstruktion gefördert. Zu den ungelösten Herausforderungen zählt aktuell noch der technische Aufwand. Da die GPS-Positionierung auf handelsüblichen Tablets nicht ausreichend genau ist, sind vergleichsweise teure Zusatzsysteme zur exakteren Positionierung notwendig. Weitere Herausforderung ist der Datenschutz. Digitale Repräsentationen der Leitungsnetze sind zwar beim lokalen Versorger vorhanden. Jedoch gibt es Sicherheitsbedenken, diese für die Lehre vollständig öffentlich verfügbar zu machen.</jats:p